一种多级模块海洋电磁勘探系统技术方案

本发明专利技术公开一种多级模块海洋电磁勘探系统，包括船上部分和水下部分，所述船上部分包括大功率发电机、维也纳整流器、上位机、船上控制电路和载波调制器，大功率发电机连接维也纳整流器，维也纳整流器还连接船上控制电路，上位机分别连接船上控制电路和载波调制器，水下部分包括DC‑AC变换器、AC‑AC变换器、发射电极和水下控制电路，本发明专利技术通过发射偶极将电能激发到海水介质中，实现了海水大功率发射要求。研制的海底电磁探测系统借鉴开关电源技术的最新成果，以获得高稳定、高线性度、高功率密度及高传输效率的发射电流。稳定的发射电流将使我国的海洋电磁探测达到一个新的台阶。

A multistage module marine electromagnetic prospecting system

The invention discloses a multi module marine electromagnetic exploration system, including the part of the board and under water, the boat part comprises a control circuit and a large power generator, Vienna carrier modulator rectifier, PC, ship, high power generator rectifier rectifier is connected with the Vienna, Vienna is also connected with the control circuit board, PC respectively. Connected with the control circuit and the carrier modulator on the ship, the underwater part comprises a control circuit DC AC converter, AC converter, AC emission electrode and water, the electric dipole emission can stimulate to seawater, seawater achieve high-power emission requirements. The developed submarine electromagnetic detection system draws on the latest achievements of switching power supply technology to achieve high stability, high linearity, high power density and high transmission efficiency. The stable emission current will make China's marine electromagnetic survey to a new level.

【技术实现步骤摘要】
一种多级模块海洋电磁勘探系统
本专利技术涉及一种电磁勘探系统，具体是一种多级模块海洋电磁勘探系统。
技术介绍
电磁探测法是通过获取介质对电磁场的响应，来得知地下矿藏电导率结构信息的方法。电磁探测法广泛应用于地下矿藏和油气的勘探。经过多年的勘探开采，我国地层较浅位置的矿藏资源已经大部分被开采，陆地勘探深度越来越深，并且正逐渐向深海矿藏油气勘探发展。电磁发射机作为海洋电磁勘探必备的仪器设备，输出频率幅值均可调的电流方波，通过电极发射出去，获得有效的电磁场来进行海底油气资源勘探。传统的电磁发射机是由船上的电源发射相应频率的交流电压，直接接到放入海水中电缆线上，海水里面电缆线末端连接两个电极，以海水为介质，发射大功率的电磁波。与此相比较，本专利技术为了获得有效的物理数据，船上提供水下所需电源，通过电缆传输到已经下潜到一定海水深度的舱体内，在承压仓体内部进行电能变换，最后引出两个电极发射电磁波，即在海水内部发射电磁波探测，大大提高了探测的可靠性，为进一步深海探测打下了基础。要求发射机具有高功率、大电流、高精度输出的同时具有体积小、效率高、纹波小、质量轻的特点。电磁发射机所产生电磁场性能的好坏直接影响到地质体感应信号的质量，并且随着探测深度的增加，信号衰减愈专利技术显。在相同的地质条件下，发射机产生电磁场的大小与发射电流的大小直接相关。在发射极之间电阻一定的条件下，要得到更大的发射电流，就必须提高发射机的功率。针对海水电阻极低的特点，电磁发射机的内阻越小越好，过高的内阻会降低发射机的效率，产生大量的热能，增加了水下发射机全封闭壳体散热设计的难度。针对不同的海底地质条件，需要发射机产生不同频率范围的电磁信号，频率范围越宽，可以探测的地质环境越广泛。因此，专利技术一款高效率低电压大电流电源是确保电磁发射机系统产生高性能电磁场的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多级模块海洋电磁勘探系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多级模块海洋电磁勘探系统，包括船上部分和水下部分，所述船上部分包括大功率发电机、维也纳整流器、上位机、船上控制电路和载波调制器，大功率发电机连接维也纳整流器，维也纳整流器还连接船上控制电路，上位机分别连接船上控制电路和载波调制器，水下部分包括DC-AC变换器、AC-AC变换器、发射电极和水下控制电路，维也纳整流器通过电缆连接DC-AC变换器的输入端，DC-AC变换器的输出端分别连接AC-AC变换器和水下控制电路，AC-AC变换器还分别连接发射电极和水下控制电路，载波调制器还通过载波通信线路连接水下控制电路。作为本专利技术的优选方案：所述水下控制电路包括主DSP控制器、DSP驱动模块、FPGA驱动模块和信号采集电路，主DSP控制器分别连接DSP驱动模块、FPGA驱动模块和信号采集电路，主DSP控制器还通过载波通信线路连接船上部分的上位机监控平台。作为本专利技术的优选方案：所述维也纳整流器包含：电感L1、电感L2、电感L3、二极管D1和电容C1，电感L1、电感L2和电感L3的一端分别连接三相大功率发电机的三个输出端，电感L1的另一端连接电阻R1，电阻R1的另一端连接二极管D11的阳极和二极管D13的阴极，二极管D11的阴极连接二极管D1的阳极、二极管D12的阴极和MOS管S1的漏极，电感L2的另一端连接电阻R2，电阻R2的另一端连接二极管D21的阳极和二极管D23的阴极，二极管D21的阴极连接二极管D2的阳极、二极管D22的阴极和MOS管S2的漏极，电感L3的另一端连接电阻R3，电阻R3的另一端连接二极管D31的阳极和二极管D33的阴极，二极管D31的阴极连接二极管D3的阳极、二极管D32的阴极和MOS管S3的漏极，二极管D13的阳极连接二极管D14的阳极和二极管D4的阴极，二极管D23的阳极连接二极管D24的阳极和二极管D5的阴极，二极管D33的阳极连接二极管D34的阳极和二极管D6的阴极，二极管D1的阴极连接二极管D2的阴极、二极管D3的阴极、电容C1和DC-AC变化器，二极管D4的阴极连接二极管D5的阴极、二极管D6的阴极、电容C2和DC-AC变化器，电容C2的另一端连接电容C1的另一端、二极管D12的阳极、二极管D14的阴极、二极管D22的阳极、二极管D24的阴极、二极管D32的阳极和二极管D34的阴极。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过发射偶极将电能激发到海水介质中，实现了海水大功率发射要求。研制的海底电磁探测系统借鉴开关电源技术的最新成果，以获得高稳定、高线性度、高功率密度及高传输效率的发射电流。稳定的发射电流将使我国的海洋电磁探测达到一个新的台阶。附图说明图1为本专利技术的整体方框图。图2为水下控制电路的电路图。图3为本专利技术的电路图。图4为发电机输入单相电压与电流Saber仿真图。图5为倍流电路中两个电感电流波形(DG1和DG2)和一个输出电流波形图。图6为频率1Hz两个电极发射的电压和电流波形图。图7为发射电极的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-7，一种多级模块海洋电磁勘探系统，包括船上部分和水下部分，所述船上部分包括大功率发电机、维也纳整流器、上位机、船上控制电路和载波调制器，大功率发电机连接维也纳整流器，维也纳整流器还连接船上控制电路，上位机分别连接船上控制电路和载波调制器，水下部分包括DC-AC变换器、AC-AC变换器、发射电极和水下控制电路，维也纳整流器通过电缆连接DC-AC变换器的输入端，DC-AC变换器的输出端分别连接AC-AC变换器和水下控制电路，AC-AC变换器还分别连接发射电极和水下控制电路，载波调制器还通过载波通信线路连接水下控制电路。水下控制电路包括主DSP控制器、DSP驱动模块、FPGA驱动模块和信号采集电路，主DSP控制器分别连接DSP驱动模块、FPGA驱动模块和信号采集电路，主DSP控制器还通过载波通信线路连接船上部分的上位机监控平台。维也纳整流器包含：电感L1、电感L2、电感L3、二极管D1和电容C1，电感L1、电感L2和电感L3的一端分别连接三相大功率发电机的三个输出端，电感L1的另一端连接电阻R1，电阻R1的另一端连接二极管D11的阳极和二极管D13的阴极，二极管D11的阴极连接二极管D1的阳极、二极管D12的阴极和MOS管S1的漏极，电感L2的另一端连接电阻R2，电阻R2的另一端连接二极管D21的阳极和二极管D23的阴极，二极管D21的阴极连接二极管D2的阳极、二极管D22的阴极和MOS管S2的漏极，电感L3的另一端连接电阻R3，电阻R3的另一端连接二极管D31的阳极和二极管D33的阴极，二极管D31的阴极连接二极管D3的阳极、二极管D32的阴极和MOS管S3的漏极，二极管D13的阳极连接二极管D14的阳极和二极管D4的阴极，二极管D23的阳极连接二极管D24的阳极和二极管D5的阴极，二极管D33的阳极连接二极管D34的阳极和二极管D6的阴极，二极管D1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级模块海洋电磁勘探系统，包括船上部分和水下部分，其特征在于，所述船上部分包括大功率发电机、维也纳整流器、上位机、船上控制电路和载波调制器，大功率发电机连接维也纳整流器，维也纳整流器还连接船上控制电路，上位机分别连接船上控制电路和载波调制器，水下部分包括DC‑AC变换器、AC‑AC变换器、发射电极和水下控制电路，维也纳整流器通过电缆连接DC‑AC变换器的输入端，DC‑AC变换器的输出端分别连接AC‑AC变换器和水下控制电路，AC‑AC变换器还分别连接发射电极和水下控制电路，载波调制器还通过载波通信线路连接水下控制电路。

【技术特征摘要】
1.一种多级模块海洋电磁勘探系统，包括船上部分和水下部分，其特征在于，所述船上部分包括大功率发电机、维也纳整流器、上位机、船上控制电路和载波调制器，大功率发电机连接维也纳整流器，维也纳整流器还连接船上控制电路，上位机分别连接船上控制电路和载波调制器，水下部分包括DC-AC变换器、AC-AC变换器、发射电极和水下控制电路，维也纳整流器通过电缆连接DC-AC变换器的输入端，DC-AC变换器的输出端分别连接AC-AC变换器和水下控制电路，AC-AC变换器还分别连接发射电极和水下控制电路，载波调制器还通过载波通信线路连接水下控制电路。2.根据权利要求1所述的一种多级模块海洋电磁勘探系统，其特征在于，所述水下控制电路包括主DSP控制器、DSP驱动模块、FPGA驱动模块和信号采集电路，主DSP控制器分别连接DSP驱动模块、FPGA驱动模块和信号采集电路，主DSP控制器还通过载波通信线路连接船上部分的上位机监控平台。3.根据权利要求1所述的一种多级模块海洋电磁勘探系统，其特征在于，所述维也纳整流器包含：电感L1、电感L2、电感L3、二极管D1和电容C1，电感L1、电感L2和电感L3的一端分别连接三相大功率发电机的三个输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一鸣，宋红喜，朱文浩，张雨，付强，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11